书本打包机说明书.doc

械原理课程设计

机械原理课程设计
说明书
题 目： 书本打包机
指导老师： 朱颖
学生姓名： 张新
学 号： 20112001078
所属院系： 机械工程学院
专 业： 机械工程及其自动化
班 级： 11-3
完成日期： 2013.07.07

新疆大学机械工程学院
2013 年 07月

新疆大学
《机械原理课程设计》任务书

班级: 11-3 姓名: 张新
课程设计题目: 书本打包机
课程设计完成内容:
设计说明书一份(主要包括:运动方案设计、方案的决策与尺度综合、必要的机构运动分析和相关的机构运动简图)

发题日期: 2013 年 06 月 26 日
完成日期: 2013 年 06 月 26 日

指导教师: 朱颖

目录

绪论 1
1课程设计题目 1
1.1课程设计题目：书本打包机 1
1.2工艺动作分解 1
1.3原始数据与设计要求 3
1.4运动方案构思提示 4
2 课程设计题目分析 5
2.1总功能要求 5
2.2总功能的构成部分 5
3机构设计方案初选  6
3.1 横向送书机构 6
3.1.2方案一： 6
3.1.3方案二： 7
3.1.4二者比较 7
3.1.5曲柄滑块的设计 8
3.2纵向送书机构 8
3.2.1方案一： 8
3.2.3机构运动循环图 9
3.2.2方案二：曲柄滑块机构 9
3.2.3二者比较 9
3.2.4凸轮的设计 9
3.3送纸机构 10
3.3.1方案一 10
3.3.2方案二 11
3.3.3二者比较 11
3.3.4 凸轮的设计 12
3.4裁纸机构 12
3.4.1 方案一 12
3.4.2方案二 12
3.4.3凸轮的设计 13
3.5折纸机构 13
3.5.1二个机构的对比 13
3.5.2凸轮的设计 14
3.6传动机构 15
4 整个机构的运动机构 16
5 心得体会  17
6 参考文献  18

绪论
随着科学技术和工业生产的飞跃发展，国民经济各个部门迫切需要各种各样的质量优、性能好、能耗低、价格廉的机械产品。其中，产品设计是决定产品性能、质量、水平、市场竞争能力和经济效益的重要环节。产品的设计包括机械设备的功能分析、工作原理方案设计和机械运动方案设计等。这些设计内容可作为机械原理课程设计的内容。很明显，产品设计本身如果存在问题，常常属于根本性的问题，可能造成机械产品灾难性的失误。因此我们必须重视对学生进行机械原理设计能力的培养。
为了培养学生的开发和创新机械产品的能力，高等学校工科本科《机械原理课程教学基本要求》中对机械原理课程设计提出的要求是：“结合一个简单的机械系统，综合运用所学理论和方法，使学生受到拟定机械运动方案的初步训练，并能对方案中的某些机构进行分析和设计。”在机械原理课程中加强机械运动简
图能力的培养，已越来越为广大师生所认识。

1课程设计题目

1.1课程设计题目：书本打包机
书本打包机主要是用在印刷厂里，在大量的书本印刷出来后，将其以一定的数量为一堆，用牛皮纸将其包装起来，以便于销售和运输。这种功能在很多地方都可以用到，比如：包糖机，饭盒包装机等凡是涉及到要将东西分堆包装的地方，都可以将其稍微改动即可用于其它地方。
1.2工艺动作分解
书本打包机的用途是要把一摞书 （如20 本一包） 用牛皮纸包成一包，并在两端贴好封签 （图 1.2.1）。包、封的工艺顺序如图 1-2 所示。

图 1.2.1
其工艺过程如下所述 ，如图1.2.2：
①横向送书 （送一摞书）。
②纵向推书前进 （推一摞书） 到工位 a，使它与工位 b ～ g上的 6 摞书贴紧。
③书推到工位 a前，包装纸已先送到位。包装纸原为整卷筒纸，由上向下送够长度后进行裁切。
④继续推书前进一摞书的位置到工位 b，由于在工位 b 的书摞上下方设置有挡板，以挡住书摞上下方的包装纸，所以书摞推到 b 时实现包三面，这个工序中推书机构共推动 a ～ g的 7 摞书。
⑤推书机构回程时，折纸机构动作，先折侧边 （将纸卷包成筒状），再折两端上、下边。
⑥ 继续折前角。
⑦上步动作完成后，推书机构已进到下一循环的工序④，此时将工位 b 上的书推到工位 c。在此过程中，利用工位 c两端设置的挡板实现折后角。
⑧推书机构又一次循环到工序④时，将工位 c的书摞推至工位 d，此位置是两端涂糨糊的位置。

图1.2.2

1.3原始数据与设计要求
①书本打包机总体设计规定的各部分的相对位置及有关尺寸见图I-53所示，其中轴O是机器主轴的位置。
②机构的尺寸范围及其他数据
机器中机构的最大允许长度A和高度B：；。
工作台面高度：距地面；距主铀。
主轴水平位置：。
为了保证工作安全，台面整洁，推书机构最好放在台面以下。
③上艺要求的数据
书摞尺小：；。
推书起始位置：。
推书行程：。
推书次数(主铀转速)：n＝10r／min。
1.4运动方案构思提示
①要求推书机构执行构件的运动为间歇往复直线移动,如图2.2.3。能满足这一运动要求的有移动从动杆圆柱凸轮机构，移动从动杆圆盘凸轮机构或凸轮机构与曲柄滑块机构的组合机构等，可从中进行比较选择。
②送纸机构可采用橡胶摩擦轮传动。将纸自上而下地传送，传送定量距离后，与最后一个摩擦轮同轴的盘形凸轮推动裁纸刀将纸裁断。
③折边机构的执行构件可采用曲柄摇杆机构或摆动凸轮机构的摆杆来担任。
④实现各分功能要求的机构由同一主轴驱动，在一个循环周期内，各执行构件交替动作，不能互相干涉和延迟，在设计中应考虑给予一定的余量。
图1.2.3

2 课程设计题目分析

2.1总功能要求
将若干本一摞书用牛皮纸包成一包，并在两端贴好封签.
2.2总功能的构成部分
设计书本打包机，其总功能可以分解为以下几个工艺动作：
（1）、推书机构：为间歇性运动，分为横向、纵向运输机构。这一动作可以通过两个槽轮带动连杆运动来实现。
（2）、送纸机构：采用橡胶摩擦轮通过摩擦来实现传动。
（3）、裁制机构：裁刀为间歇性的进给运动。由皮带带动齿轮，在齿轮上安装一凸轮，凸轮连接连杆机构带动裁刀将牛皮纸裁断。
（4）、折边机构：用凸轮带动连杆来实现折上下边的两块挡板同时运动。
（5）、折角机构：折后角用一个凸轮机构来实现。书通过挡板时则实现折前角。
（6）、涂浆糊、帖签、烘干机构：可以通过凸轮连杆带动滑块来实现。
（7）。电动机到主轴间的传动机构：通过齿轮系的变速来实现各个机构应有的转动速度。

3机构设计方案初选 

3.1 横向送书机构

3.1.2方案一：
横向送书机构的主要执行机构为凸轮机构和齿轮齿条机构，如图所示。 

图3.1.2
 其工作原理：
通过主动件凸轮的转动将速度通过齿条→齿条带动齿轮1,2转动，并且由齿轮1,2控制不同的传动比→齿轮1带动齿条1和其上推头横向运动完成横向推书动作。

3.1.3方案二：
横向推书机构对比机构，如图3.1.5

图3.1.5横向曲柄滑块推书机构

3.1.4二者比较
方案一 优点：精度高
缺点：机构比较复杂，采用的构件较多，加工成本高。
方案二 优点：构结构简单，易于实现复杂的运动要求比较容易设计各种传动比的要求，而且结构紧凑。
缺点：连杆所要承受的力较大，且会产生死点，磨损较大。
结论：课程设计以简单为主，设计成本低，占用空间小，所以选用方案二。

3.1.5曲柄滑块的设计
曲柄滑块有两个极限位置C1，C2，其位移为250mm。AC2=500mm，由此可得AB=375mm，BC=175mm。

3.2纵向送书机构

3.2.1方案一：
纵向送书机构的主要执行机构为凸轮机构和连杆滑块推头机构，其机构见图，如图3.2.1：

图3.2.1纵向推书机构
工作原理：通过主动件凸轮的转动带动连杆摆动再带动滑块做往复运动，从而完成纵向推书动作。  
3.2.2方案二：曲柄滑块机构
图3.2.4纵向曲柄滑块推书机构
方案二机构较为简单，制造成本低，但连杆所要承受的力较大，且会产生死点，磨损较大。方案一机构比较复杂，采用的构件较多，但精度高综上，所以设计采用方案一机构 。

3.2.3二者比较
方案一 优点：机构紧凑，能实现停留运动和匀加速推程、匀加速退回等的复杂的运动。凸轮容易控制和调节。
缺点：机构比较复杂，采用的构件较多，凸轮易磨损，成本高。
方案二 优点：机构较为简单，制造成本低。
缺点：连杆所要承受的力较大，且会产生死点，磨损较大。
结论：选择方案一。

3.2.4凸轮的设计
纵向推书机构在机构在0°~90°向推书机构在期间完成纵向推书动作：90°~105°完成推头不动，，105°~195°推头回退，195°~360°推头不动，见图3.2.4。

图3.2.4位移线图

3.3送纸机构

3.3.1方案一
送纸机构的主要执行机构为连杆弹簧机构和凸轮机构，其机构简图如图3.3.1。

图3.3.1
工作原理：
送纸机构主要实现当有一摞书推来时从包装纸筒上扯下一定长度的包装纸，然后剪断。根据书本尺寸，每份包装纸的尺寸700mm³400mm。送纸采用橡胶摩擦轮传动，凸轮转动带动连杆摆动，与纸卷接触的滚子摩擦系数较大，连杆摆动使滚子与纸筒接触并产生相对滚动，从而将纸自上而下的传送，传送定量距离后将纸裁断。
3.3.2方案二
利用不完全齿轮来控制纸张的伸缩,见图3.3.2。

图3.3.2
工作原理：用皮带轮控制另一个主动轮，按额定的转速转动，通过不完全齿轮控制摩擦轮的运动，当需要送纸的时候使不完全齿轮与完全齿轮相啮合，实线送纸，不需要时使不完全齿轮的圆滑面与齿轮相切，实现传纸的间歇。 

3.3.3二者比较
方案一 优点：设计简单，成本较低。
缺点：其效率较低，长时间使用滚子与齿轮之间易打滑。
方案二 优点：不完全齿轮，运动精确。
缺点：冲击，加工复杂，成本高，不完全齿轮不易设计。
结论：选用方案一。

3.3.4 凸轮的设计
纸张的伸长量最大为720mm,所以凸轮的推程为720mm，图3.3.4.

图3.3.4位移线图
3.4裁纸机构

3.4.1 方案一
图3.4.1以凸轮机构实现剪纸动作，简洁明了，容易控制剪切时间  ，但是稳定太差，容易造成机械损坏。

图3.4.1

3.4.2方案二

图3.4.2
工作原理：皮带传动再利用凸轮与推杆机构完成纸的剪切。
  优     点：凸轮运用简单容易识别。
  缺     点：凸轮设计比较麻烦。
结论：方案 二的设计可行。

3.4.3凸轮的设计
由所学知识课纸，凸轮的推程为50mm可以了，见图3.4.3.

图3.4.3

3.5折纸机构

3.5.1二个机构的对比

图3.5.1 图3.5.2
图3.5.1所示的机构和图3.5.2所示的机构类似，为上下边机构，通过凸轮的回转带动杆件的上下运动进而带动假肢杆件的间隙闭合开启，实现书本的上下边折叠。通过比较可以发现，用图3.5.1所示机构，对牛皮纸造成的破坏比图3.5.2的要小，所以选择图3.5.1适合。

3.5.2凸轮的设计
如图3.5.1所示折上下边是对称的，应此推程只需数高度的一半即可，所以推程=170mm，见图3.5.3。

图3.5.3位移线图

3.6传动机构

图3.6

工作原理：马达通过皮带把转动传到齿轮，通过四级齿轮减速，达到转速要求。
  优    点：通过马达解决了机构卡死导致马达烧坏的现象，相对于涡轮蜗杆传动力大，齿轮 造价低，空间小。
  缺    点：占用空间大

4 整个机构的运动总图

图4总机构的运动总图

5 心得体会 
  经过一段时间的工作，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。  
为期一周的机械原理课程设计结束了，在这次实践的过程中我学到了一些除书本知识以外的其他东西,领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质,更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制,最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化
  自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。实习中只
知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个 人的错误，就有可能导致整个工作失败。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。   
  对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！
感谢我的指导老师朱颖老师，经过她的讲解，是我可以正确的做出分析，了解到了各种机构的功能，并且可以合理的使用。感谢老师对我们的无私奉献，在这里对我们的老师表示感谢！！！

6 参考文献 
[1] 孙恒，陈作模主编.机械原理（第七版）.北京：高等教育出版社，2006
[2] 邹慧君主编.机构系统设计.上海：上海科学技术出版社，1995
[3] 王淑仁主编.机械原理课程设计.科学出版社，2006
[4] 侯秀珍主编．机械系统设计．哈尔滨工业大学出版社，2003
[5] 朱龙根主编．机械系统设计．第2版．北京：机械工业出版社．2001
[6] 赵韩主编．机械系统设计．北京：高等教育出版社，2003
[7] 张君安主编．机电一体化系统设计．北京：兵器工业出版社，1997
[8] 胡胜海主编．机械系统没汁．哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，1997
[9] 汤瑞编著．轻工机械设计．上海：同济大学出版社，1994
[10] 黄靖远，龚剑霞主编．机械设计学．北京：机械工业出版杜，1991

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